Как ведут себя каменные материалы при пожаре

Каменные материалы широко используются в строительстве. Из них изготавливают несущие и ограждающие конструкции, используют как облицовочный и отделочный материал. По своему происхождению различают природные и искусственные каменные материалы.

Природные  получают из недр земли путем добычи и обработки горных пород, придавая определенную форму и рациональные размеры, но, не изменяя их внутреннего строения, состава, а, следовательно, и свойств. К таким материалам относятся известняк, гранит, мрамор. Достоинствами природных каменных материалов являются высокая прочность, долговечность, водостойкость и морозостойкость, хорошие декоративные качества.

Искусственные каменные материалы получают как продукт определенных технологических операций из различного сырья. К искусственным относят силикатные, керамические материала, различные виды бетонов. Искусственные материалы можно производить на большом расстоянии от источников сырья, что облегчает транспортировку готового изделия к месту строительства. Кроме того, используя определенные компоненты и технологию возможно создание материалов с заранее заданными и специфичными свойствами.

По своему химическому составу все каменные материалы состоят из неорганических соединений, преимущественно из различных оксидов. Поэтому, в отличие от органических материалов, например, древесины, полистирола, поливинилхлорида, каменные материалы при воздействия огня не горят.

Однако, при нагревании в условиях пожара каменные материалы претерпевают ряд процессов, приводящих к их разрушению. Характер этих процессов зависит от химического состава и структуры материала.

 Известняк - мономинеральная горная порода, состоящая из минерала кальцита СаСО₃. Нагревание кальцита до 600°С не вызывает значительных изменений минерала, кроме удаления влаги из микропор материала, что приводит к увеличению изначальной прочности на 78%. При нагревании до температуры выше 600°С происходит необратимое разрушение кальцита с образованием оксида кальция СаО и углекислого газа СО₂. Образующийся при этом пористый оксид кальция создает на поверхности материала теплозащитный барьер, несколько замедляющий дальнейший прогрев известняка вглубь.

Гранит – полиминеральная горная порода, состоящая из полевого шпата, кварца и слюды. После нагревания гранита до 200°С наблюдается увеличение прочности на 60%, связанное со снятием внутренних напряжений, возникших в период образования гранита. При нагреве до температуры выше 600°С происходят структурные превращения кварца, в результате образуются трещины, которые можно обнаружить невооруженным глазом. В диапазоне температур 750-800°С происходит разрушение химических связей компонентов гранита, что приводит к снижению его прочности и образованию более глубоких трещин.   

Бетон - строительный материал, который получают после затвердевания смеси, состоящей из цемента (вяжущего вещества), воды и заполнителей (песка, гравия и т. д.).  При нагревании выше 200°С возникают противоположно на­правленные деформации претерпевающего усадку вяжущего и расширяю­щегося заполнителя и происходит необратимое разрушение вяжущего, что снижает прочность бетона. При этом, у тяжелых бетонов, отличающихся высокой плотностью, возможно взрывообразное разрушение с образованием крупных (до 20 см) фрагментов бетона.

Таким образом, несмотря на негорючесть каменных материалов, в условиях пожара они разрушаются, с образованием крупных каменных фрагментов материала. О том как защитить каменные материалы от воздействия огня, узнаем в следующей статье.